公开了与序列控制存储对象相关的组合物和方法。所公开的序列控制存储对象可以包括(a)一种或多种不同的序列控制聚合物和(b)多个不同的特征标签。该序列控制存储对象可以包括(a)一种或多种不同的序列控制聚合物和(b)多个不同的数字标签。还公开了将期望的序列控制聚合物存储为序列控制存储对象的方法，所述方法包括从下列各项组装序列控制存储对象：(i)一种或多种不同的序列控制聚合物，(ii)多个不同的特征标签和(iii)任选的一种或多种包封剂。还公开了自动组装序列控制存储对象的方法，包括使用具有流程的装置。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
专利
本专利技术公开了一种利用毫米级至纳米级胶囊封装生物分子的方法，该方法可以利用分子条形码进行唯一识别，从而能够在室温下超密存储。
技术介绍
0、专利技术背景
1、生物学的中心法则从dna到rna，最后是蛋白。这些生物分子在维持生命方面发挥着关键作用：dna编码蛋白质合成的信息，而rna执行dna上编码的指令。蛋白质执行大多数生物过程。组学技术的爆炸性发展和进步推动了通过收集、存储和分析dna、rna和蛋白质来了解个人健康状况和疾病易感性的需求。分析核酸的组学技术，即基因组学和转录组学，现在已经科学先进并大规模商业化。
2、核酸样品的大规模存储对于基础、转化和临床研究、合成生物学基础和生物多样性保护工作至关重要[ivanova和kuzmina.mol ecol resour 13,890-898,doi:10.1111/1755-0998.12134(2013)；fabre等，european journal of human genetics 22,379-385,doi:10.1038/ejhg.2013.145(2014)]。核酸储存需要严格的程序来维持样品质量、完整性和功能。目前核酸的储存温度要求在4℃至-196℃之间[fabre等，european journal ofhuman genetics 22,379-385,doi:10.1038/ejhg.2013.145(2014)；muller等，biopreservbiobank 14,89-98,doi:10.1089/bio.2015.0022(2016)；miernyk等，biopreserv biobank15,529-534,doi:10.1089/bio.2017.0040(2017)]，其中降解可以忽略不计。然而，长时间维持如此低的温度需要大量能量。此外，核酸材料的大规模低温储存需要广泛的机器人技术来存取、严格的冷链管理物流[muller等，biopreserv biobank 14,89-98,doi:10.1089/bio.2015.0022(2016)；clermont等，biopreserv biobank 12,176-183,doi:10.1089/bio.2013.0082(2014)；wan等，curr issues mol biol 12,135-142(2010)]和存储在镜像存储设施中的样品的冗余副本以减轻样品丢失的风险[muller等，biopreserv biobank14,89-98,doi:10.1089/bio.2015.0022(2016)]。最后，在偏远或资源匮乏地区冷藏核酸将涉及昂贵的措施和复杂的冷链物流，以在运输过程中保持分离样品的完整性和质量[clermont等，biopreserv biobank 12,176-183,doi:10.1089/bio.2013.0082(2014)]。从低温存储过渡到室温存储将减少4000万千瓦时的能源消耗，这意味着十年内每年减少18,000吨二氧化碳排放，并节省1600万美元的成本[palmer.nat med 16,1056-1057,doi:10.1038/nm1010-1056b(2010)]，与低温存储相比，空间需求减少了70％[[lou等，clinbiochem 47,267-273,doi:10.1016/j.clinbiochem.2013.12.011(2014)]。与样品处理相关的成本和工作流程复杂性也降低了[lou等，clin biochem 47,267-273,doi:10.1016/j.clinbiochem.2013.12.011(2014)]。核酸样品的室温储存可以通过添加稳定剂(例如biomatrica的和)或使用真空罐(例如imagene的和)来实现。虽然这些室温存储解决方案可以保证核酸稳定性1年或更长时间，但存储样品和支持基础设施的空间(例如用于访问和所需湿度控制的广泛机器人平台)仍然是关键的成本考虑因素[muller等，biopreserv biobank 14,89-98,doi:10.1089/bio.2015.0022(2016)；lou等，clin biochem 47,267-273,doi:10.1016/j.clinbiochem.2013.12.011(2014)]。
3、虽然二氧化硅颗粒[grass等，angewandte chemie international edition54,2552-2555(2015)；puddu等，advanced healthcare materials 4,1332-1338(2015)]、藻酸盐[gombotz and wee.advanced drug delivery reviews 31,267-285(1998)；machado等，langmuir 29,15926-15935(2013)]和合成聚合物[gill and ballesteros.trends inbiotechnology 18,282-296(2000)；zelikin等，acs nano 1,63-69(2007)]已被用于在室温下存储生物分子，但唯一识别这些存储材料并将它们汇集在一起以实现生物分子的替代室温存储和检索平台的能力尚未得到证实。基于dna的数据存储中的程序和功能在wo2021231493 a1中有描述。
4、需要对生物分子进行可扩展的存储，只需要很少的能量甚至不需要能量就可以在10年或更长时间内保持样品的完整性。
5、还需要显著减少存储生物分子样品所需的占地面积，并能够快速检索数千至数百万个样品。
6、因此，本专利技术的目的是提供储存和检索从任何来源收集的生物分子的方法。
7、本专利技术的目的还在于提供使用不同的化学和生化制剂以及不同的流体方法来封装各种长度和尺寸的生物分子的方法。
8、本专利技术的目的还在于提供使用不同流体方法来标记封装的生物分子的方法。
9、本公开的目的还在于提供用于为每个颗粒选择条形码的方法，以允许检索其封闭的生物分子通过各种特征相关的颗粒的集合，所述特征包括但不限于样品类型、来源和收集日期/时间。条形码可以从设计用于最佳特性(例如结合强度和正交性)的现有序列池中选择。
10、本公开的目的还在于提供用于设计条形码序列的新颖方法，其通过允许探针结合至相似序列的多个不同条形码来允许基于相似性的检索，其标记其所包含的生物分子在一些感兴趣的度量下相似的颗粒。
11、所公开的专利技术的另一个目的是提供化学和生化策略以使用化学和生化方法来提高条形码的分选吞吐量。
12、本专利技术的另一个目的是提供允许布尔逻辑(boolean logic)计算的生物聚合物存储结构，其可以包括肽、核酸或其他序列控制聚合物。
13、本专利技术的另一个目的是提供任意核酸折纸(origami)纳米结构和其他核酸和生物聚合物作为存储块，其可以使用测序或质谱或其他分析化学方法读出。
14、进一步的目本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种序列控制存储对象，所述序列控制存储对象包括：
2.根据权利要求1所述的序列控制存储对象，其中所述多个不同的特征标签中的每一个是不同特征标签组的成员，其中每个特征标签组对应于相关特征组，
3.根据权利要求2所述的序列控制存储对象，其中所述组中的所述特征标签的相对杂交性与所述组中的所述特征标签所对应的特征的相似性相关，并且
4.根据权利要求2或3所述的序列控制存储对象，其中所述特征标签组中的所述相似性编码特征标签是通过基于所述特征的相似性将所述特征标签所对应的特征映射到n-维超立方体来进行相似性编码的，
5.根据权利要求2-4中任一项所述的序列控制存储对象，其中所述特征标签组的所述相似性编码特征标签是通过下列方式进行相似性编码的：
6.根据权利要求2-5中任一项所述的序列控制存储对象，其中在所述特征标签中的至少一个中：
7.根据权利要求2-6中任一项所述的序列控制存储对象，其中独立地对于所述特征标签组中至少一组的一组或多组，所述组中的每个特征标签与所述组中的每个其他特征标签错配1至w个核苷酸，
>8.根据权利要求1-7中任一项所述的序列控制存储对象，所述序列控制存储对象还包括多个不同的数字标签，其中所述数字标签存在于所述存储对象的表面处，并且其中所述数字标签被数字编码，9.一种序列控制存储对象，所述序列控制存储对象包括：
10.根据权利要求9所述的序列控制存储对象，其中所述多位数对应于可归因于所述不同的序列控制聚合物中的一种或多种的特征。
11.根据权利要求10所述的序列控制存储对象，其中可归因于所述不同的序列控制聚合物中的一种或多种的特征是相关特征组的成员，
12.根据权利要求1-11中任一项所述的序列控制存储对象，所述序列控制存储对象还包括一种或多种包封剂，
13.根据权利要求1-12中任一项所述的序列控制存储对象，其中所述序列控制聚合物中的至少一种是单链核酸，并且
14.根据权利要求13所述的序列控制存储对象，其中钉合钉链包含包括端值的14至1,000个核苷酸，或者
15.根据权利要求13或14所述的序列控制存储对象，其中一个或多个钉合钉链在5’端、3’端、或5’端和3’端两者包括一个或多个特征标签序列。
16.根据权利要求15所述的序列控制存储对象，其中所述一个或多个特征标签序列包括一个或多个突出端寡核苷酸序列，
17.根据权利要求13-16中任一项所述的序列控制存储对象，所述序列控制存储对象还包括与其结合的一个或多个附加序列控制存储对象。
18.一种将期望的序列控制聚合物存储为序列控制存储对象的方法，所述方法包括：
19.根据权利要求18所述的方法，其中在步骤(c)中检索期望的序列控制聚合物包括从序列控制存储对象的池中选择一个或多个序列控制存储对象，
20.根据权利要求18或19所述的方法，所述方法还包括下列步骤：
21.根据权利要求19-20中任一项所述的方法，其中使用布尔逻辑从序列控制存储对象的池中分离一个或多个序列控制存储对象，
22.根据权利要求20或21所述的方法，所述方法还包括下列步骤：
23.根据权利要求18-22中任一项所述的方法，其中步骤(b)中的存储所述序列控制存储对象还包括对所述序列控制存储对象进行脱水、冻干或冷冻中的一种或多种，
24.根据权利要求23所述的方法，其中存储所述序列控制存储对象包括存储在选自由下列各项组成的组的基质中：纤维素、纸张、微流体、本体3D溶液、在使用电力的表面上、在使用磁力的表面上、封装在无机或有机盐中，及其组合。
25.根据权利要求18-24中任一项所述的方法，其中步骤(b)中的存储所述序列控制存储对象还包括对含有所述序列控制存储对象的液滴进行数字处理。
26.一种自动组装根据权利要求1-17中任一项所述的序列控制存储对象的方法，所述方法包括使用具有流程的装置，所述装置包括：
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【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.一种序列控制存储对象，所述序列控制存储对象包括：
2.根据权利要求1所述的序列控制存储对象，其中所述多个不同的特征标签中的每一个是不同特征标签组的成员，其中每个特征标签组对应于相关特征组，
3.根据权利要求2所述的序列控制存储对象，其中所述组中的所述特征标签的相对杂交性与所述组中的所述特征标签所对应的特征的相似性相关，并且
4.根据权利要求2或3所述的序列控制存储对象，其中所述特征标签组中的所述相似性编码特征标签是通过基于所述特征的相似性将所述特征标签所对应的特征映射到n-维超立方体来进行相似性编码的，
5.根据权利要求2-4中任一项所述的序列控制存储对象，其中所述特征标签组的所述相似性编码特征标签是通过下列方式进行相似性编码的：
6.根据权利要求2-5中任一项所述的序列控制存储对象，其中在所述特征标签中的至少一个中：
7.根据权利要求2-6中任一项所述的序列控制存储对象，其中独立地对于所述特征标签组中至少一组的一组或多组，所述组中的每个特征标签与所述组中的每个其他特征标签错配1至w个核苷酸，
8.根据权利要求1-7中任一项所述的序列控制存储对象，所述序列控制存储对象还包括多个不同的数字标签，其中所述数字标签存在于所述存储对象的表面处，并且其中所述数字标签被数字编码，
9.一种序列控制存储对象，所述序列控制存储对象包括：
10.根据权利要求9所述的序列控制存储对象，其中所述多位数对应于可归因于所述不同的序列控制聚合物中的一种或多种的特征。
11.根据权利要求10所述的序列控制存储对象，其中可归因于所述不同的序列控制聚合物中的一种或多种的特征是相关特征组的成员，
12.根据权利要求1-11中任一项所述的序列控制存储对象，所述序列控制存储对象还包括一种或多种包封剂，
13.根据权利要求1-12中任一项所述的序列控制存储对象，其中所述序列控制聚合物中的至少一种是单链核酸，并且
【专利技术属性】
技术研发人员：詹姆士·L·巴纳尔，约瑟夫·伯林特，查尔斯·E·莱森，陶·本杰明·沙德尔，马克·巴思，
申请(专利权)人：麻省理工学院，
类型：发明
国别省市：
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